作者：曹斌照、马宁、张强
页数：273
出版社：清华大学出版社
出版日期：2024
ISBN：9787302657613
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内容简介
本书是教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材，山西省高等学校线下一流课程“电动力学”使用教材。全书系统地阐述了经典电动力学的基本概念、基本规律和基本方法。主要介绍电磁场的基本属性及其分析方法，电磁波的产生、辐射、传播、衍射等，电磁场与带电粒子的相互作用规律。全书共7章，内容包括： 矢量分析、电磁现象的基本规律、静电场、静磁场、电磁波的辐射、电磁波的传播、运动系统的电磁场，书末提供各章部分习题参考答案和附录(常用坐标系下矢量运算恒等关系、场论公式、物理常量)等。书中另附有配套微视频讲解、习题分析与详解、教案和阅读材料等数字资源，可通过扫描二维码获取。
本书在保留经典电动力学基本知识体系结构不变的前提下，对具体内容适度整合，遵循由一般到特殊的逻辑关系，力图建立“电动力学”与“电磁场理论”课程的衔接。精选了与课程直接相关的、具有典型代表性的科技前沿作为补充阅读材料。在选择例题和习题的过程中，力求达到理论与实际相结合、学以致用的效果。各章最后部分增加课程思政教育内容。此外，书中穿插诸如内容强调、解题点拨、重点提醒、思考延伸等栏目，与读者分享学习体会。
本书可作为高等院校光电信息类、物理学类本科专业基础课“电动力学”教材，也可供电子信息类、电气类专业的师生参考，对于开展研究型教学的强基班、创新型人才培养基地班也具有一定的参考价值。
本书特色
经典教材升级，配套有教学课件、微课视频、教学大纲等资源。
目录
第1章矢量分析
1.1矢量的代数运算
1.1.1标量、矢量
1.1.2矢量的加减和数乘
1.1.3标量积、矢量积、混合积
1.1.4标量场、矢量场
1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度
1.2.1标量场的方向导数和梯度
1.2.2矢量场的通量和散度
1.2.3矢量场的环量和旋度
1.2.4微分算子
1.3矢量积分定理
1.3.1高斯散度定理
1.3.2斯托克斯定理
1.3.3格林定理
1.3.4亥姆霍兹定理
1.4三种常用坐标系
1.4.1坐标变量和基本单位矢量
1.4.2坐标变量之间的关系
1.4.3基本单位矢量之间的关系
1.4.4不同坐标系之间的矢量转换
1.4.5三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯运算表达式
1.5并矢与张量
1.5.1并矢与张量的概念
1.5.2张量的运算
最1.6思政教育： 工欲善其事，必先利其器
本章小结
习题1
第2章电磁现象的基本规律
2.1静电场的基本规律
2.1.1库仑定律
2.1.2电场强度
2.1.3高斯定理和电场的散度
2.1.4静电场的环量定理和旋度
2.2静磁场的基本规律
2.2.1电流与电流密度
2.2.2电荷守恒定律——电流连续性方程
2.2.3安培定律——磁感应强度
2.2.4静磁场的通量和散度
2.2.5静磁场的环量和旋度
2.3介质的电磁性质
2.3.1介质的极化
2.3.2电位移矢量
2.3.3介质的磁化
2.3.4磁场强度
2.4麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式
2.4.1电磁感应定律
2.4.2位移电流和全电流定律
2.4.3麦克斯韦方程组
2.4.4洛伦兹力公式
最2.4.5麦克斯韦方程组的空间协变性与应用简介
2.5电磁场的边值关系
2.5.1一般情形下电磁场的边值关系
2.5.2理想介质间电磁场的边值关系
2.5.3介质与导体间电磁场的边值关系
最2.5.4等效介质公式
2.6电磁场的能量和能流
2.6.1电磁场的能量守恒定律
2.6.2电磁场能流密度的表达式
2.6.3电磁能量的传输
2.7电磁场的动量
2.7.1电磁场的动量守恒定律
2.7.2电磁场的动量密度、动量流密度
最2.8思政教育： 电磁的对立统一
本章小结
习题2
第3章静电场
3.1静电场的基本方程及边值关系
3.1.1静电场的基本方程
3.1.2标势的微分方程
3.1.3边值关系
3.1.4静电场的能量
3.2静电场的定解问题、唯一性定理
3.2.1静电场定解问题的描述
3.2.2静电场定解问题的常用解法
3.2.3静电场的唯一性定理
3.3分离变量法
3.3.1球坐标系中的分离变量法
3.3.2圆柱坐标系中的分离变量法
3.4镜像法
3.4.1镜像法的基本原理
3.4.2导体平面的镜像
3.4.3导体球面的镜像
最3.4.4介质平面的镜像
3.5格林函数法
3.5.1δ函数的定义及主要性质
3.5.2格林函数
3.5.3格林函数法
3.6电多极矩法
3.6.1电势的多级展开
3.6.2电多极矩
最3.6.3小区域内电荷体系在外电场的能量
最3.7科技前沿——静电隐形衣
最3.8思政教育： 静电场定解问题的哲学思想
本章小结
习题3
第4章静磁场
4.1静磁场的基本方程及边值关系
4.1.1静磁场的基本方程
4.1.2磁矢势及微分方程
4.1.3边值关系
4.1.4静磁场能量
最4.1.5A睟效应
4.2磁标势及定解问题
4.2.1磁标势
4.2.2磁标势的微分方程
4.2.3磁标势的边值关系
4.3磁多极矩
4.3.1矢势的多极展开
4.3.2磁偶极矩的场和磁标势
4.3.3小区域内电流分布在外磁场的能量
最4.4超导体的电磁特性
4.4.1零电阻现象和完全抗磁性现象
4.4.2超导体中电磁场基本方程
4.4.3超导体的应用
最4.5科技前沿： 静磁场诱导的低维材料量子磁输运
最4.6思政教育： 静态场中的对称性思想
本章小结
习题4
第5章电磁波的辐射
5.1电磁场的矢势和标势
5.1.1用势描述电磁场
5.1.2规范变换和规范不变性
5.1.3达朗贝尔方程
5.2推迟势
5.2.1达朗贝尔方程的解——推迟势
5.2.2推迟势的物理意义
5.3偶极子辐射
5.3.1辐射场的一般公式
最5.3.2推迟势的多极展开
5.3.3电偶极辐射和磁偶极辐射
5.3.4辐射能流角分布——方向性函数
5.3.5辐射功率、辐射电阻
5.4电四极辐射
5.4.1高频电流分布的电四极矩
5.4.2电四极辐射
5.5天线辐射
5.5.1天线上的电流分布
5.5.2短天线的辐射
5.5.3半波天线
5.5.4天线阵
最5.6电磁波的衍射
5.6.1衍射问题
5.6.2基尔霍夫公式
5.6.3小孔衍射
最5.7科技前沿1： 散射相消原理及应用
最5.8科技前沿2： 低维材料电磁波辐射下的非线性效应
最5.9思政教育： 团体精神、“抓大放小”思想
本章小结
习题5
第6章电磁波的传播
6.1平面电磁波在理想介质中的传播
6.1.1理想介质中电磁波的波动方程及其解
6.1.2平面电磁波的传播特性
6.1.3电磁波的极化
6.1.4均匀平面电磁波的主要性质
6.1.5双负电磁参数介质中的均匀平面电磁波
6.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播
6.2.1有耗介质中的电磁参数
6.2.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播
6.2.3导电介质中传播的均匀平面波
6.2.4趋肤效应和穿透深度
6.3平面电磁波在介质分界面上的反射与折射
6.3.1反射定律与折射定律
6.3.2反射系数和透射系数(菲涅耳公式)
6.3.3全反射
6.3.4正入射
最6.3.5负折射和零折射
6.4电磁波在导体表面上的反射与折射
6.4.1斜入射和正入射
6.4.2驻波
最6.4.3金属界面的表面波： SPP
6.5波导和谐振腔
6.5.1高频电磁能量的传输
6.5.2金属导体的边界条件
6.5.3矩形波导中的电磁波
6.5.4谐振腔
最6.6科技前沿1： 零折射率超材料波导加载系统中电磁波的传播特性
6.6.1模型及理论推导
6.6.2仿真及分析
最6.7科技前沿2： 左手材料的奇异特性
6.7.1左手材料的基本特性
6.7.2左手材料的实现
6.7.3左手材料的应用领域
最6.8科技前沿3： 光子晶体
6.8.1电磁波通过多层介质的反射与透射
6.8.2一维光子晶体中的布洛赫波及其能带结构
6.8.3光子晶体的应用
最6.9思政教育： “左手材料”的实现带给我们的启示
本章小结
习题6
第7章运动系统的电磁场
7.1洛伦兹变换
7.1.1狭义相对论的实验基础
7.1.2狭义相对论的两个基本假设
7.1.3洛伦兹变换
7.2狭义相对论的时空理论
7.2.1四维间隔不变性
7.2.2闵可夫斯基四维空间
7.2.3狭义相对论的几个重要结论
7.2.4速度变换公式
7.3电磁理论的相对论不变性
7.3.1电荷守恒定律的四维形式
7.3.2达朗贝尔方程和洛伦兹条件的四维形式
7.3.3电磁场张量及电磁场变换
7.3.4电磁场的内在联系
最7.4相对论力学
7.4.1四维动量矢量
7.4.2静止质量和运动质量
7.4.3质能关系式
7.4.4相对论力学方程
7.4.5电磁场的物质性和经典电磁理论的适用范围
7.4.6经典电动力学的局限性
最7.5运动带电粒子的势和辐射电磁波
7.5.1任意运动带电粒子的势
7.5.2偶极辐射
7.5.3任意运动带电粒子的电磁场
最7.6高速运动带电粒子的辐射
7.6.1高速运动带电粒子的辐射功率
7.6.2角分布
最7.7科技前沿： 相对论性费米子体系量子输运的电磁场调控
最7.8思政教育： 科学精神——近代物理建立给我们的启示
本章小结
习题7
部分习题参考答案
附录
参考文献
1.1矢量的代数运算
1.1.1标量、矢量
1.1.2矢量的加减和数乘
1.1.3标量积、矢量积、混合积
1.1.4标量场、矢量场
1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度
1.2.1标量场的方向导数和梯度
1.2.2矢量场的通量和散度
1.2.3矢量场的环量和旋度
1.2.4微分算子
1.3矢量积分定理
1.3.1高斯散度定理
1.3.2斯托克斯定理
1.3.3格林定理
1.3.4亥姆霍兹定理
1.4三种常用坐标系
1.4.1坐标变量和基本单位矢量
1.4.2坐标变量之间的关系
1.4.3基本单位矢量之间的关系
1.4.4不同坐标系之间的矢量转换
1.4.5三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯运算表达式
1.5并矢与张量
1.5.1并矢与张量的概念
1.5.2张量的运算
最1.6思政教育： 工欲善其事，必先利其器
本章小结
习题1
第2章电磁现象的基本规律
2.1静电场的基本规律
2.1.1库仑定律
2.1.2电场强度
2.1.3高斯定理和电场的散度
2.1.4静电场的环量定理和旋度
2.2静磁场的基本规律
2.2.1电流与电流密度
2.2.2电荷守恒定律——电流连续性方程
2.2.3安培定律——磁感应强度
2.2.4静磁场的通量和散度
2.2.5静磁场的环量和旋度
2.3介质的电磁性质
2.3.1介质的极化
2.3.2电位移矢量
2.3.3介质的磁化
2.3.4磁场强度
2.4麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式
2.4.1电磁感应定律
2.4.2位移电流和全电流定律
2.4.3麦克斯韦方程组
2.4.4洛伦兹力公式
最2.4.5麦克斯韦方程组的空间协变性与应用简介
2.5电磁场的边值关系
2.5.1一般情形下电磁场的边值关系
2.5.2理想介质间电磁场的边值关系
2.5.3介质与导体间电磁场的边值关系
最2.5.4等效介质公式
2.6电磁场的能量和能流
2.6.1电磁场的能量守恒定律
2.6.2电磁场能流密度的表达式
2.6.3电磁能量的传输
2.7电磁场的动量
2.7.1电磁场的动量守恒定律
2.7.2电磁场的动量密度、动量流密度
最2.8思政教育： 电磁的对立统一
本章小结
习题2
第3章静电场
3.1静电场的基本方程及边值关系
3.1.1静电场的基本方程
3.1.2标势的微分方程
3.1.3边值关系
3.1.4静电场的能量
3.2静电场的定解问题、唯一性定理
3.2.1静电场定解问题的描述
3.2.2静电场定解问题的常用解法
3.2.3静电场的唯一性定理
3.3分离变量法
3.3.1球坐标系中的分离变量法
3.3.2圆柱坐标系中的分离变量法
3.4镜像法
3.4.1镜像法的基本原理
3.4.2导体平面的镜像
3.4.3导体球面的镜像
最3.4.4介质平面的镜像
3.5格林函数法
3.5.1δ函数的定义及主要性质
3.5.2格林函数
3.5.3格林函数法
3.6电多极矩法
3.6.1电势的多级展开
3.6.2电多极矩
最3.6.3小区域内电荷体系在外电场的能量
最3.7科技前沿——静电隐形衣
最3.8思政教育： 静电场定解问题的哲学思想
本章小结
习题3
第4章静磁场
4.1静磁场的基本方程及边值关系
4.1.1静磁场的基本方程
4.1.2磁矢势及微分方程
4.1.3边值关系
4.1.4静磁场能量
最4.1.5A睟效应
4.2磁标势及定解问题
4.2.1磁标势
4.2.2磁标势的微分方程
4.2.3磁标势的边值关系
4.3磁多极矩
4.3.1矢势的多极展开
4.3.2磁偶极矩的场和磁标势
4.3.3小区域内电流分布在外磁场的能量
最4.4超导体的电磁特性
4.4.1零电阻现象和完全抗磁性现象
4.4.2超导体中电磁场基本方程
4.4.3超导体的应用
最4.5科技前沿： 静磁场诱导的低维材料量子磁输运
最4.6思政教育： 静态场中的对称性思想
本章小结
习题4
第5章电磁波的辐射
5.1电磁场的矢势和标势
5.1.1用势描述电磁场
5.1.2规范变换和规范不变性
5.1.3达朗贝尔方程
5.2推迟势
5.2.1达朗贝尔方程的解——推迟势
5.2.2推迟势的物理意义
5.3偶极子辐射
5.3.1辐射场的一般公式
最5.3.2推迟势的多极展开
5.3.3电偶极辐射和磁偶极辐射
5.3.4辐射能流角分布——方向性函数
5.3.5辐射功率、辐射电阻
5.4电四极辐射
5.4.1高频电流分布的电四极矩
5.4.2电四极辐射
5.5天线辐射
5.5.1天线上的电流分布
5.5.2短天线的辐射
5.5.3半波天线
5.5.4天线阵
最5.6电磁波的衍射
5.6.1衍射问题
5.6.2基尔霍夫公式
5.6.3小孔衍射
最5.7科技前沿1： 散射相消原理及应用
最5.8科技前沿2： 低维材料电磁波辐射下的非线性效应
最5.9思政教育： 团体精神、“抓大放小”思想
本章小结
习题5
第6章电磁波的传播
6.1平面电磁波在理想介质中的传播
6.1.1理想介质中电磁波的波动方程及其解
6.1.2平面电磁波的传播特性
6.1.3电磁波的极化
6.1.4均匀平面电磁波的主要性质
6.1.5双负电磁参数介质中的均匀平面电磁波
6.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播
6.2.1有耗介质中的电磁参数
6.2.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播
6.2.3导电介质中传播的均匀平面波
6.2.4趋肤效应和穿透深度
6.3平面电磁波在介质分界面上的反射与折射
6.3.1反射定律与折射定律
6.3.2反射系数和透射系数(菲涅耳公式)
6.3.3全反射
6.3.4正入射
最6.3.5负折射和零折射
6.4电磁波在导体表面上的反射与折射
6.4.1斜入射和正入射
6.4.2驻波
最6.4.3金属界面的表面波： SPP
6.5波导和谐振腔
6.5.1高频电磁能量的传输
6.5.2金属导体的边界条件
6.5.3矩形波导中的电磁波
6.5.4谐振腔
最6.6科技前沿1： 零折射率超材料波导加载系统中电磁波的传播特性
6.6.1模型及理论推导
6.6.2仿真及分析
最6.7科技前沿2： 左手材料的奇异特性
6.7.1左手材料的基本特性
6.7.2左手材料的实现
6.7.3左手材料的应用领域
最6.8科技前沿3： 光子晶体
6.8.1电磁波通过多层介质的反射与透射
6.8.2一维光子晶体中的布洛赫波及其能带结构
6.8.3光子晶体的应用
最6.9思政教育： “左手材料”的实现带给我们的启示
本章小结
习题6
第7章运动系统的电磁场
7.1洛伦兹变换
7.1.1狭义相对论的实验基础
7.1.2狭义相对论的两个基本假设
7.1.3洛伦兹变换
7.2狭义相对论的时空理论
7.2.1四维间隔不变性
7.2.2闵可夫斯基四维空间
7.2.3狭义相对论的几个重要结论
7.2.4速度变换公式
7.3电磁理论的相对论不变性
7.3.1电荷守恒定律的四维形式
7.3.2达朗贝尔方程和洛伦兹条件的四维形式
7.3.3电磁场张量及电磁场变换
7.3.4电磁场的内在联系
最7.4相对论力学
7.4.1四维动量矢量
7.4.2静止质量和运动质量
7.4.3质能关系式
7.4.4相对论力学方程
7.4.5电磁场的物质性和经典电磁理论的适用范围
7.4.6经典电动力学的局限性
最7.5运动带电粒子的势和辐射电磁波
7.5.1任意运动带电粒子的势
7.5.2偶极辐射
7.5.3任意运动带电粒子的电磁场
最7.6高速运动带电粒子的辐射
7.6.1高速运动带电粒子的辐射功率
7.6.2角分布
最7.7科技前沿： 相对论性费米子体系量子输运的电磁场调控
最7.8思政教育： 科学精神——近代物理建立给我们的启示
本章小结
习题7
部分习题参考答案
附录
参考文献
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